इरिडियम (Ir): गुणधर्म, अभिक्रियाएँ और उपयोग

इरिडियम (Ir) का परिचय

इरिडियम एक उल्लेखनीय रासायनिक तत्व है, जो सबसे सघन और सबसे अधिक संक्षारण-प्रतिरोधी धातुओं में से एक होने के लिए प्रसिद्ध है। इसके चरम गुण इसे उच्च-प्रदर्शन वाले अनुप्रयोगों में अपरिहार्य बनाते हैं जहाँ स्थायित्व और रासायनिक निष्क्रियता सर्वोपरि है। अक्सर उल्कापिंडों में पाया जाने वाला, पृथ्वी की पपड़ी में इसकी सापेक्ष प्रचुरता कम है, जो कुछ स्थलीय निक्षेपों के लिए एक अलौकिक उत्पत्ति का सुझाव देती है, जो प्रसिद्ध रूप से K-Pg विलुप्त होने की घटना से जुड़ा है।

CBSE/JEE त्वरित पुनरीक्षण नोट्स

परमाणु संख्या (Z): 77
परमाणु द्रव्यमान: 192.22 u
प्रतीक: Ir
समूह: 9
आवर्त: 6
ब्लॉक: d-ब्लॉक (संक्रमण धातु)
सामान्य ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: +3, +4 (सर्वाधिक सामान्य); +1, +2, +5, +6 (भी देखी जाती हैं)
घनत्व: लगभग 22.56 g/cm³ (ऑस्मियम के बाद दूसरा सबसे सघन तत्व)
गलनांक: 2466 °C
क्वथनांक: 4428 °C
STP पर भौतिक अवस्था: ठोस
प्रकृति: अत्यंत कठोर, भंगुर, चाँदी जैसा सफेद संक्रमण धातु। रासायनिक हमले के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी।

इलेक्ट्रॉन विन्यास और आबंध व्यवहार

इलेक्ट्रॉन विन्यास

इरिडियम का मूल अवस्था इलेक्ट्रॉन विन्यास [Xe] 4f¹⁴ 5d⁷ 6s² है। आंशिक रूप से भरे हुए d-ऑर्बिटल्स वाला यह विन्यास, संक्रमण धातुओं की विशेषता है, जो इसे कई ऑक्सीकरण अवस्थाएँ प्रदर्शित करने और विभिन्न प्रकार के सहसंयोजक यौगिक बनाने में सक्षम बनाता है।

आबंध व्यवहार

अपने तात्विक अवस्था में इरिडियम मुख्य रूप से धात्विक आबंध बनाता है। यौगिकों में, यह सहसंयोजक प्रकृति प्रदर्शित करता है, विशेष रूप से ऑक्सीजन और हैलोजन जैसे विद्युतऋणात्मक तत्वों के साथ। इसके d-ऑर्बिटल्स आबंध में व्यापक रूप से भाग लेते हैं, जिससे कई स्थिर सहसंयोजक संकुल बनते हैं, जो तीसरी-पंक्ति संक्रमण धातु के लिए विशिष्ट है। सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्थाएँ +3 और +4 हैं, लेकिन +6 तक की उच्च अवस्थाएँ (जैसे IrF₆ में) भी ज्ञात हैं।

महत्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रियाएँ

इरिडियम अपनी उच्च स्थिरता और इलेक्ट्रॉन विन्यास के कारण असाधारण रूप से अक्रियाशील है। इसे सबसे अधिक संक्षारण-प्रतिरोधी धातु के रूप में जाना जाता है।

ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया

इरिडियम परिवेश के तापमान पर ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया नहीं करता है। यह केवल बहुत उच्च तापमान (1100 °C से ऊपर) पर इरिडियम डाइऑक्साइड (IrO₂) बनाता है।

2 Ir(s) + 2 O₂(g) → 2 IrO₂(s) (1100 °C से अधिक पर)

हैलोजन के साथ अभिक्रिया

इरिडियम हैलोजन, विशेष रूप से फ्लोरीन के साथ, उच्च तापमान पर अभिक्रिया करके विभिन्न हैलाइड बनाता है।

फ्लोरीन के साथ अभिक्रिया: 2 Ir(s) + 3 F₂(g) → 2 IrF₃(s) (कम तापमान पर, या सीमित F₂ के साथ) Ir(s) + 3 F₂(g) → IrF₆(g) (लगभग 300 °C पर, अतिरिक्त F₂ के साथ)
क्लोरिन के साथ अभिक्रिया: 2 Ir(s) + 3 Cl₂(g) → 2 IrCl₃(s) (लगभग 340 °C पर)

अम्लों और क्षारों के साथ अभिक्रिया

इरिडियम सभी सामान्य अम्लों, जिसमें सांद्र नाइट्रिक अम्ल, सल्फ्यूरिक अम्ल और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल शामिल हैं, के हमले के प्रति उल्लेखनीय रूप से प्रतिरोधी है। यह एक्वा रेजिया (सांद्र नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक अम्लों का मिश्रण) से भी अप्रभावित रहता है, यह एक ऐसा गुण है जो इसे सोने और प्लेटिनम से अलग करता है। यह पिघले हुए क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड या अन्य क्षारों के साथ अभिक्रिया नहीं करता है।

संकुल आयनों का निर्माण

इरिडियम स्थिर संकुल आयनों की एक विस्तृत श्रृंखला बनाता है। एक सामान्य उदाहरण हेक्साक्लोरोइरिडेट(III) आयन है:

IrCl₃(s) + 3 Cl⁻(aq) → [IrCl₆]³⁻(aq)

औद्योगिक और जैविक महत्व

औद्योगिक महत्व

मिश्र धातु: इरिडियम का उपयोग मुख्य रूप से प्लेटिनम मिश्र धातुओं के लिए एक कठोर बनाने वाले कारक के रूप में किया जाता है। इन मिश्र धातुओं का उपयोग उच्च-तापमान विद्युत संपर्कों, स्पार्क प्लग इलेक्ट्रोड, एकल क्रिस्टल उगाने के लिए क्रूसिबल और विशेष वैज्ञानिक उपकरणों में किया जाता है।
उत्प्रेरण: इरिडियम यौगिक औद्योगिक प्रक्रियाओं में उत्प्रेरक के रूप में कार्य करते हैं, विशेष रूप से एसिटिक अम्ल के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए कैटिवा प्रक्रिया में। इनका उपयोग कार्बनिक रसायन विज्ञान में विभिन्न हाइड्रोजनीकरण अभिक्रियाओं में भी किया जाता है।
वैज्ञानिक मानक: 1889 में स्थापित अंतरराष्ट्रीय प्रोटोटाइप मीटर बार और किलोग्राम द्रव्यमान, इसकी असाधारण कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध और स्थिरता के कारण 90% प्लेटिनम और 10% इरिडियम की मिश्र धातु से बनाए गए थे।
चिकित्सा अनुप्रयोग: रेडियोधर्मी समस्थानिक इरिडियम-192 (¹⁹²Ir) का उपयोग कैंसर के उपचार के लिए ब्रैकीथेरेपी में और औद्योगिक रेडियोग्राफी में किया जाता है।
अन्य उपयोग: इरिडियम का उपयोग पेन की निब, कंपास बेयरिंग और विशेष प्रयोगशाला उपकरणों के लिए किया जाता है।

जैविक महत्व

इरिडियम को आमतौर पर अपने तात्विक रूप में जैविक रूप से निष्क्रिय और गैर-विषाक्त माना जाता है, इसकी अत्यधिक अक्रियाशीलता के कारण। जबकि कुछ इरिडियम यौगिक विषाक्त हो सकते हैं, इसकी कम जैवउपलब्धता जैविक प्रणालियों के साथ इसकी परस्पर क्रिया को सीमित करती है। कुछ इरिडियम संकुलों को कैंसर रोधी एजेंटों के रूप में उपयोग करने की क्षमता पर अनुसंधान जारी है, जो डीएनए के साथ परस्पर क्रिया करने या एंजाइमों को बाधित करने की उनकी क्षमता का लाभ उठाते हैं, हालांकि ये आमतौर पर सिंथेटिक यौगिक होते हैं जो जैविक प्रणालियों में स्वाभाविक रूप से नहीं पाए जाते हैं।